Name: 一种用于分析单纳米粒子的闭式无线纳米粒子电极 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: 了解闭式无线纳米孔电极的制备方法，用于单纳米粒子电化学测量分析。该技术可实现0.6皮安电流分辨率和0.01毫秒时间分辨率，适用于纳米科学和电化学研究中的快速单粒子检测。

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本研究受到国家自然科学基金（61871183，21834001）、上海市教育委员会创新计划（2017-01-07-00-02-E00023）以及上海市教育委员会与上海教育发展基金会“晨光计划”项目（17CG27）的资助。

1. 溶液的配制
注意：请遵守所有化学品的常规安全预防措施。在通风橱中处理化学品，并佩戴手套、护目镜和实验服。易燃液体应远离火源或火花。所有水溶液均使用超纯水（25 °C 时电阻率为 18.2 MΩ·cm）配制。配制的溶液使用孔径为 0.22 μm 的滤膜进行过滤。
<ol>
	<li>氯化钾溶液的制备
	<ol>
		<li>将0.074 g氯化钾溶解于100 mL去离子水中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>NaBH4溶液的制备
	<ol>
		<li>将0.018 g硼氢化钠溶解于10 mL乙醇中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>HAuCl4 溶液的制备
	<ol>
		<li>将0.010 g氯化钾溶解于1 mL质量分数为1%的氯金酸溶液中。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>硅橡胶的制备
	<ol>
		<li>按体积比1:1混合含有A组分和B组分的硅橡胶（见材料表）。</li>
		<li>在1分钟的操作时间内，立即用混合后的硅橡胶在载玻片上涂布反应区域。</li>
		<li>将载玻片上制备好的硅橡胶固化5分钟。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>金纳米颗粒的制备30
	<ol>
		<li>在剧烈搅拌下，将4.8 mL质量分数为1%的氯金酸加入40 mL去离子水中。</li>
		<li>将溶液加热至沸腾。</li>
		<li>迅速向溶液中加入10 mL质量分数为1%的柠檬酸三钠溶液。</li>
		<li>继续加热溶液15分钟，直至最终溶液呈红色。 
		注意：在本实验中，氯金酸溶液被柠檬酸三钠迅速还原，观察到溶液颜色迅速由无色-黄色变为深黑色。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 实验装置的准备
<ol>
	<li>电流测量系统的准备
	<ol>
		<li>开启包含电流放大器（参见材料表）和低噪声数据采集系统（参见材料表）的电流测量系统</li>
		<li>启动电压钳模式</li>
		<li>将滤波带宽设置为 10 kHz，采样率设置为 100 kHz</li>
		<li>组装自行设计的特制铜制屏蔽笼，用于在倒置显微镜（参见材料表）上屏蔽实验细胞和前置放大器的外部噪声</li>
		<li>将法拉第笼外壳、放大器外壳以及倒置显微镜系统接地</li>
	</ol>
	</li>
	<li>暗场检测系统的搭建
	<ol>
		<li>通过暗场显微镜监测纳米移液管内金纳米尖端的生成过程。 
		注：使用倒置显微镜系统（参见材料表）采集图像和散射光谱。采用真彩色数字CCD相机拍摄纳米移液管和纳米孔电极的图像。使用暗场聚光镜［数值孔径（NA）= 0.8–0.95］实现暗场照明。采用10X（NA = 0.3）、20X（NA = 0.45）和40X（NA = 0.6）物镜采集闭合式WNE的图像。利用荧光检测进一步验证纳米尖端与纳米移液管内壁之间是否存在间隙。该实验通过另一台EMCCD（参见材料表）完成，该设备也集成在倒置显微镜上，激发光源为内置汞灯，配备450–490 nm带通滤光片。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 封闭式 WNE 的制备
<ol>
	<li>纳米移液管的制备
	<ol>
		<li>将石英毛细管（参见 材料表在15 mL离心管中加入丙酮，超声清洗10分钟。</li>
		<li>倒出&#160;丙酮，然后将乙醇加入同一离心管中。</li>
		<li>将离心管放入超声波清洗器中清洗10分钟。</li>
		<li>将毛细管放入另一含有去离子水的15 mL离心管中，以去除乙醇，并进行10分钟超声清洗。</li>
		<li>用去离子水对毛细管进行超声清洗，重复三次，以去除残留的乙醇。</li>
		<li>使用氮气流干燥毛细管。</li>
		<li>将毛细管置于新的、洁净的离心管中。</li>
		<li>打开 CO2 激光拉制仪（参见 材料表)</li>
		<li>预热拉制仪15-20分钟，以确保激光功率稳定。</li>
		<li>将清洗后的毛细管安装到拉制仪上。</li>
		<li>在 CO 控制面板上设置加热、细丝、速度、延迟和拉力等拉制参数。2 用于特定直径的激光拉制仪。本方案中拉制直径为30 nm纳米移液管的具体参数如所示 表1 (图1).</li>
		<li>将制备好的纳米移液管用可重复使用的粘合剂固定在培养皿上（参见 材料表）以进行进一步表征。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>制备 封闭式WNE
	<ol>
		<li>注射10 μL制备好的HAuCl₄溶液4 使用微载样器将溶液装入纳米移液管中。</li>
		<li>将纳米移液管在约 1878 x 条件下离心 5 分钟 g 用于去除纳米移液管中的气泡。 
		注意：此步骤中，我们将纳米移液管尖端朝下放入一个自制支架内，并置于2 mL离心管中。</li>
		<li>将纳米移液管用预先准备好的硅橡胶固定在盖玻片上（见步骤 1.4），并将纳米移液管内部区域定义为“顺式” 侧面和外侧作为 “转”侧</li>
		<li>等待5分钟，直至橡胶固化。</li>
		<li>将整合后的装置置于倒置显微镜的载物台上。</li>
		<li>打开暗场照明，并调节至在10倍物镜下聚焦纳米移液管尖端。</li>
		<li>切换至20倍和40倍物镜以获得更高的空间分辨率。</li>
		<li>将一个Ag/AgCl电极放入纳米移液管内。</li>
		<li>将另一个接地的 Ag/AgCl 电极放入 转 侧</li>
		<li>将一对Ag/AgCl电极连接至前置放大器。</li>
		<li>打开电流测量系统及相应软件（参见 材料清单用于记录离子电流。</li>
		<li>将施加的电位设为 300 mV。</li>
		<li>缓慢加入 150 μL NaBH4 溶液注入到 转 侧边以触发 HAuCl 之间的反应4 和 NaBH4 (图2). 
		注意：NaBH₄的还原4 在水溶液中以剧烈的反应速率进行。因此，H₂的生成2 来自 NaBH 的还原反应4 可能在金纳米尖生长过程中因产生空腔而导致纳米尖结构缺陷。</li>
		<li>同时使用电流测量系统和暗场检测系统记录电流轨迹以及暗场图像/散射光谱图3). 
		注意：乙醇溶液在暗场照明下易挥发。制备过程中需注意乙醇的体积。</li>
		<li>在离子电流回降至 0 pA 后，关闭施加的电位。</li>
		<li>用去离子水从底部到尖端冲洗已制备的封闭型WNE。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>表征 封闭式WNE
	<ol>
		<li>使用扫描电子显微镜（SEM）对封闭式WNE进行表征，这是纳米移液管表征的通用方法。22,31,32,33,34.</li>
		<li>使用钙离子荧光实验验证金纳米尖端在纳米移液管内的密封状况。
		<ol>
			<li>注射10 μL的CaCl2 溶液注入到 顺式 封闭式WNE的一侧和Fluo-8溶液注入 转 侧</li>
			<li>将Ag/AgCl电极连接到前置放大器。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>施加 400 mV 的偏置电位，并使用 EMCCD（参见 材料表) 以监测尖端区域的荧光响应。利用聚焦离子束（FIB）从尖端到底部加工出封闭型钨纳米电极（WNE），然后通过扫描电子显微镜（SEM）表征确定内部金属层或纳米尖端的长度。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>单个纳米粒子与闭合型WNE的碰撞
	<ol>
		<li>更换溶液 转 和 顺式 封闭型WNE制备完成后，将两侧连接至KCl溶液。</li>
		<li>将50 μL的30 nm金纳米颗粒溶液转移至 转 侧。在300 mV电位下记录单个纳米粒子碰撞事件的电流信号。图5).</li>
		<li>调节施加的电压，以监测电流信号的频率、幅度和波形变化。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

作者声明无利益冲突。

制备结构明确的纳米移液管是封闭式WNE制备过程的第一步。通过将CO2激光聚焦在毛细管中心，一根毛细管可分离成两根具有纳米级锥形尖端的对称纳米移液管。通过调节激光拉制仪的参数，可轻松控制其直径，范围为30–200 nm。需要注意的是，不同拉制仪的拉制参数可能有所不同。环境温度和湿度也会影响纳米移液管的最终直径。
纳米移液管制备完成后，通过化学反应在纳米移液管内部生成固态纳米尖端。在本方案中，通过还原HAuCl生成金纳米尖端。4；通过设计相应的反应，也可制备其他金属纳米尖端。在纳米移液管尖端完全堵塞后，所生成的金纳米尖端通过双极电化学机制发生电化学极化，从而促进其进一步生长。 原位 随后构建电光表征系统，以在金纳米尖端生长过程中同步记录电流信号和光学信息。
在表征过程中，钙离子荧光检测有助于验证移液管内壁与金纳米尖端之间是否形成间隙。对于结构良好的封闭型WNE，其尖端区域在荧光图像中应始终呈暗态。此外，扫描电子显微镜（SEM）可用于对纳米移液管和封闭型WNE进行表征。可...

由于具有催化能力、特殊的光学特性、电化学活性以及高比表面积等多样化的特性，纳米颗粒已受到广泛关注1,2,3,4。对单个纳米颗粒进行电化学分析是理解纳米尺度下内在化学和电化学过程的直接方法。为了实现对单个纳米颗粒的高灵敏度测量，已有两种电化学方法被用于从电流响应中读取纳米颗粒的信息5,6,7。其中一种方法是将单个纳米颗粒固定或捕获在纳米电极界面，用于研究电催化过程8,9。另一种策略则是基于单个纳米颗粒与电极表面的碰撞，通过动态的氧化还原过程产生瞬态电流波动。
这两种方法均需要一种纳米级超灵敏传感界面，其尺寸需与单个纳米颗粒的直径相匹配。然而，传统的纳米电极制备主要采用微机电系统（MEMS）或激光拉制技术，这些方法繁琐且难以精确控制10,11,12,13。例如，基于MEMS的纳米电极制备成本高昂，且需要使用洁净室，限制了纳米电极的大规模生产和推广应用。另一方面，激光拉制法制备纳米电极在很大程度上依赖操作人员在毛细管内对金属丝进行封接和拉伸的经验。如果金属丝在毛细管中未实现良好密封，则纳米移液管内壁与金属丝之间的间隙会显著引入额外的背景电流噪声，并增大电化学活性传感面积。这些缺陷会大幅降低纳米电极的灵敏度。此外，间隙的存在还会增大电极面积，从而降低纳米电极的灵敏度。因此，由于每次制备过程中电极形貌无法控制，难以保证性能的可重复性14,15。因此，迫切需要一种具有良好可重复性的通用纳米电极制备方法，以推动对单个纳米颗粒本征特性的电化学研究。
近年来，纳米孔技术作为一种优雅且无需标记的单分子分析方法得到了发展16,17,18,19,20由于其可调控的制备方式，纳米移液管可提供纳米尺度的限域空间，通过激光毛细管拉制仪可获得直径在30–200 nm范围内均匀的纳米孔21,22,23,24此外，这种简单且可重复的制备方法确保了纳米移液管的普适性。近期，我们提出了一种无线纳米孔电极（WNE），该电极无需在纳米移液管内部密封金属导线。通过一种简便且可重复的制备工艺，WNE在纳米移液管内实现了纳米尺度的金属沉积，从而形成电活性界面。25,26,27,28由于纳米线电极（WNE）具有结构明确且限域形态均一的特点，因而能够实现高电流分辨率以及低电阻-电容（RC）时间常数，适用于高时间分辨率的测量。我们此前已报道了两种类型的WNE，即开放型和封闭型，可用于实现单实体分析。开放型WNE采用在纳米移液管内壁沉积的纳米金属层，将单个实体的法拉第电流转换为离子电流响应。26通常，开放式WNE的直径约为100 nm。为进一步缩小WNE的直径，我们提出了闭合式WNE，其中通过化学-电化学方法使实心金属纳米尖端完全占据纳米移液管的尖端。该方法可在纳米孔限域内快速生成直径为30 nm的金纳米尖端。闭合式WNE尖端区域清晰明确的界面，可确保在单个纳米颗粒电化学测量中获得高信噪比。当带电金纳米颗粒与闭合式WNE发生碰撞时，尖端界面处的超快充-放电过程会在离子电流轨迹中引发电容反馈响应（CFR）。与此前的单纳米颗粒碰撞研究相比 通过 内部含有金属丝的纳米电极29封闭式WNE表现出更高的电流分辨率，为0.6 pA ± 0.1 pA（RMS），以及更高的时间分辨率，达0.01 ms。
本文介绍了一种具有高度可控尺寸和优异重现性的封闭式钨纳米电极（WNE）的详细制备方法。在本方案中，通过 AuCl4- 与 BH4- 之间的简单反应，生成完全堵塞纳米移液管孔口的金纳米尖端。随后采用双极电化学方法，在纳米移液管内部连续生长长度达数微米的金纳米尖端。该简单流程使得此类纳米电极的制备可在任何普通化学实验室中完成，无需洁净室和昂贵设备。为确定封闭式 WNE 的尺寸、形貌及内部结构，本方案提供了利用扫描电子显微镜（SEM）和荧光光谱法进行详细表征的步骤。文中重点介绍了一个最新应用实例，即直接测量金纳米颗粒（AuNPs）碰撞封闭式 WNE 纳米界面时的本征动态相互作用。我们相信，封闭式 WNE 可为未来在单实体水平上研究活细胞、纳米材料和传感器开辟新的途径。

<table><tbody><tr><td>丙酮</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>高度易燃且易挥发</td></tr><tr><td>分析天平</td><td>Mettler Toledo</td><td>ME104E</td><td></td></tr><tr><td>Axopatch 200B 放大器</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>蓝丁胶可重复使用粘合剂</td><td>Bostik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>离心管</td><td>康宁公司</td><td></td><td>带CentriStar盖的离心管，15 ml</td></tr><tr><td>氯金酸</td><td>能源化学</td><td>E0601760010</td><td>HAuCl&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Clampfit 10.4 软件</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digidata 1550A 数字转换器</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DS Fi1c 真彩CCD相机</td><td>尼康</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ecoflex 5 加成型固化硅橡胶</td><td>Smooth-On</td><td>17050377</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Reference 2 移液器</td><td>Eppendorf</td><td>492000904</td><td>10、100 和 1000 &amp;micro;L</td></tr><tr><td>乙醇</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>24102</td><td>高度易燃且易挥发</td></tr><tr><td>法拉第笼</td><td></td><td></td><td>铜</td></tr><tr><td>iXon 888 EMCCD</td><td>安道尔</td><td></td><td></td></tr><tr><td>微量离心管</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>0.6、1.5 和 2.0 mL</td></tr><tr><td>微载样器</td><td>Eppendorf</td><td>5242 956.003</td><td>20 &amp;micro;L</td></tr><tr><td>显微镜盖玻片</td><td>Fisher Scientific</td><td>LOT 16938</td><td>20 mm × 60 mm - 1 mm 厚</td></tr><tr><td>Milli-Q 水纯化系统</td><td>Millipore</td><td>SIMS00000</td><td>丹顿电子束蒸发仪</td></tr><tr><td>P-2000 激光拉制仪</td><td>Sutter Instrument</td><td></td><td></td></tr><tr><td>移液器吸头</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>10、200 和 1,000 &amp;micro;L</td></tr><tr><td>氯化钾，+D25+A2:F2+A2:F25</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P9333-500G</td><td>KCl</td></tr><tr><td>石英移液管</td><td>Sutter</td><td>QF100-50-7.5</td><td>外径：1.0 mm，内径：0.5 mm，长度：75 mm</td></tr><tr><td>冰箱</td><td>西门子</td><td></td><td></td></tr><tr><td>硅油稀释剂</td><td>Smooth-On</td><td>1506330</td><td></td></tr><tr><td>银丝</td><td>Alfa Aesar</td><td>11466</td><td></td></tr><tr><td>硼氢化钠，</td><td>天联化工科技</td><td>71320</td><td>NaBH&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td></tr><tr><td>Ti-U倒置暗场显微镜</td><td>尼康</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

一种用于分析单个纳米颗粒的封闭式无线纳米孔电极

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

通过纳米电化学测量单个纳米颗粒的本征特性具有重要的基础研究意义，并在纳米科学领域具有潜在影响。然而，对单个纳米颗粒进行电化学分析具有挑战性，因为传感纳米界面难以控制。为应对这一挑战，本文描述了一种闭合式无线纳米孔电极（WNE）的制备与表征方法，该电极具有高度可控的形貌和优异的重现性。WNE的制备过程简便，可在普通化学实验室中实现结构明确的纳米电极的制备，无需使用洁净室和昂贵设备。文中还重点介绍了一种30 nm闭合式WNE在混合物中分析单个金纳米颗粒的应用，其电流分辨率达0.6 pA，时间分辨率达0.01 ms。凭借其优异的形貌特征和小尺寸直径，闭合式WNE的应用前景可进一步拓展，从纳米颗粒表征延伸至单分子/离子检测及单细胞探测。

我们展示了一种简便的方法，用于制备基于石英锥形纳米移液管的明确定义的30 nm无线纳米孔电极。纳米移液管的制备过程如图1所示，包括三个主要步骤。将内径为0.5 mm、外径为1.0 mm的微毛细管固定在拉制仪中，然后将激光聚焦于毛细管中心以熔化石英。通过对毛细管两端施加拉力，最终将其分离成两部分，每部分均具有纳米级锥形尖端。我们实验室制备30 nm纳米移液管所用的拉制参数见Table 1。需要注意的是，不同激光拉制仪的参数可能有所差异。实验人员应根据激光功率、温度和湿度调整参数。制备完成后，需进行扫描电镜（SEM）表征，以确认纳米移液管的实际直径。
图2 展示了在拉制过程后于纳米移液管尖端内生成金纳米尖的步骤。首先，将 AuCl4- 纳米移液管内的 BH 持续...

本文介绍了一种封闭式无线纳米孔电极的制备方案，以及随后对单个纳米颗粒碰撞进行的电化学测量。

通过纳米电化学测量单个纳米颗粒的本征特性具有重要的基础研究意义，并在……方面具有潜在影响

电化学测量单个纳米颗粒的本征特性在纳米科学中具有重要意义。该方法展示了一种简单且高度可重复的无线纳米孔电极构建方法，可用于快速分析单个纳米颗粒。通过这种简单的制备方法，纳米电极的尺寸可小至30纳米。分析过程中的电流分辨率为0.6皮安，时间分辨率为0.01毫秒。由于纳米电极尖端具有纳米级尺寸，预计该无线纳米孔电极将可用于体内无创的长期分析。金纳米尖端的局域表面等离子体共振特性以及交叉纳米移液管优异的光学可视性，有望实现纳米尺度的电光检测。对无线纳米孔电极制备感兴趣的研究人员应掌握纳米移液管的拉制过程，因为这是该实验流程中的关键步骤。在拉制移液管时，应密切关注环境温度和湿度。首先，在剧烈搅拌下，将 4.8 毫升质量分数为 1% 的氯金酸加入 40 毫升去离子水中。然后将溶液加热至沸腾。迅速向溶液中加入 10 毫升质量分数为 1% 的柠檬酸三钠溶液。继续加热溶液15分钟，直至最终溶液呈红色。将石英毛细管放入盛有丙酮的15毫升离心管中，在超声波清洗器中清洗10分钟。清洗完成后，倒掉丙酮，加入乙醇。然后将离心管放入超声波清洗器中，再进行十分钟的清洗。接着将石英毛细管放入另一个含有15毫升去离子水的离心管中以去除乙醇，并进行10分钟的超声波清洗。使用氮气气流干燥石英毛细管，并将其储存于干净的离心管中。随后，打开二氧化碳激光拉制仪并预热15-20分钟，以确保激光功率稳定。将一根洁净的石英毛细管安装到预热后的二氧化碳激光拉制仪中。在二氧化碳激光拉制仪的控制面板上，根据所需直径设定加热、灯丝、拉制速度、延迟时间和拉制力等参数。使用可重复使用的粘合剂将制备好的纳米移液管固定在培养皿上，以进行后续表征。用微量移液器向纳米移液管中注入 10 微升制备好的氯金酸溶液。以约 1,878 ×g 的离心力对纳米移液管离心五分钟，以去除纳米移液管中的气泡。离心后，用预先准备好的硅橡胶将纳米移液管固定在盖玻片上，并将纳米移液管内部区域定义为顺式侧（cis side），外部区域定义为反式侧（trans side）。等待五分钟使橡胶固化后，将集成装置置于倒置显微镜的物镜载物台上。打开暗场照明，并调节光源，使用10倍物镜聚焦纳米移液管尖端。更换为40倍物镜以获得更高的空间分辨率。接着将一根银/氯化银电极插入纳米移液管内，然后在反式侧放置第二根接地的银/氯化银电极。将银/氯化银电极连接到前置放大器。打开电流测量系统及用于记录离子电流的相应软件，然后将施加的电位设置为300毫伏。现在缓慢向反式侧加入 150 微升硼氢化钠溶液，以引发氯金酸与硼氢化钠之间的反应。同时，使用电流测量和暗场检测系统记录电流轨迹和暗场成像散射光谱。当离子电流轨迹恢复至零皮安时，关闭施加的电位。用流动的去离子水从底部到尖端冲洗制备好的封闭式 WNE。在制备封闭式 WNE 后，将反式侧和顺式侧的溶液更换为氯化钾溶液。将 50 微升 30 纳摩尔的金纳米颗粒溶液转移至反式侧。然后在300毫伏的电位下记录单个纳米粒子碰撞事件的电流信号。最后，改变施加的电压，以监测电流信号的频率、幅度和形状变化。纳米移液管的制备包括三个主要步骤。将内径为0.5毫米、外径为1毫米的微毛细管固定在拉制仪中，然后将激光聚焦于毛细管中心以熔化石英。通过对毛细管两端施加拉力，最终使其断裂，形成两个具有纳米级锥形尖端的部分。下图展示了在拉制过程完成后，在纳米移液管尖端内部生成金纳米尖端的步骤。采用原位表征系统，通过同步记录电流响应和暗场图像来监测闭合型WNE的制备过程。此处展示了裸露纳米移液管和闭合型WNE的俯视SEM图像，而侧视SEM图像通过聚焦离子束切割获得，可提供闭合型WNE内部金纳米尖的形貌信息。在单纳米粒子碰撞实验中，将金纳米粒子添加到WNE的反式侧。该CNE卓越的噪声性能可揭示高频信号中的隐藏信号。在制备金纳米尖端时，应采用较低的施加电位以形成电化学界面。过高的施加电位会加速金的生成，导致纳米尖端出现缺陷结构。该方法的高对比度分辨率和高空间分辨率有助于研究人员进一步理解纳米尺度上的电子转移过程。硼氢化钠具有危险性，会与水发生剧烈反应。配制硼氢化钠溶液时请务必小心。

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Research

科研

JoVE Journal

Chemistry

化学

一种用于分析单纳米粒子的闭式无线纳米粒子电极

本文描述了一种利用固态纳米孔监测蛋白质在无机表面上非特异性吸附的方法。该方法基于电阻脉冲原理，可实现对吸附过程的实时、单分子水平检测。由于单个蛋白质吸附过程远未达到平衡状态，我们建议采用合成纳米孔的并行阵列，从而能够定量测定蛋白质吸附的表观一级反应速率常数以及朗缪尔吸附常数。...

利用固态纳米孔监测蛋白质吸附

我们介绍了基于碳纳米管的高频生物传感器的器件制备与测量方案。高频检测技术可有效缓解离子（德拜）屏蔽效应这一根本问题，使纳米管生物传感器能够在高离子强度溶液中运行，而传统电子生物传感器在此类条件下则无法工作。本技术为在生理相关条件下运行的即时检测（POC）电子生物传感器提供了一个独特的平台。...

用于高离子强度溶液中检测的碳纳米管高频纳米电子生物传感器的制备

本文介绍了一种在溶液中制备固态纳米孔以用于生物分子穿膜实验的方法。通过施加短时的高强度电场脉冲，可原位精确调控纳米孔直径，实现亚纳米级精度的扩孔，并显著改善其电学噪声特性。该操作利用标准实验室设备，在实验条件下原位完成。...

优化固态纳米孔的尺寸并最小化其噪声

细胞外囊泡在生理和病理过程中发挥重要作用，包括凝血、免疫反应以及癌症，也可作为药物递送或再生医学中潜在的治疗剂。本方案介绍了利用可调电阻脉冲传感技术对多种液体中已分离和未分离的细胞外囊泡进行定量和粒径表征的方法。...

使用可调电阻脉冲传感技术对外泌体囊泡进行定量和粒径分析

本方案介绍了利用跨孔无溶剂脂双层在单个转运蛋白水平上分析膜蛋白介导的转运过程。该方法通过制备大量生产的纳米孔阵列芯片，结合高通量数据采集与分析，有望实现膜蛋白效应物筛选的未来应用。...

基于高通量纳米孔芯片系统在单蛋白分辨率下分析膜转运过程

本文采用一种聚氨酯可调纳米孔，结合电阻脉冲传感技术，通过测量纳米颗粒的穿孔速度来表征其表面化学性质，该速度可用于确定单个纳米颗粒的Zeta电位。...

通过可调纳米孔中纳米颗粒跨膜迁移速度测定Zeta电位：以DNA修饰颗粒为例

纳米孔测序技术在生命科学领域具有广泛应用，包括病原体鉴定、食品安全监测、基因组分析、宏基因组环境监测以及细菌抗生素耐药性表征。本文展示了利用纳米孔测序技术对土壤DNA进行宏基因组测序以实现物种鉴定的操作流程。...

纳米孔DNA测序用于宏基因组土壤分析

本文介绍了一种利用基于生物纳米孔的电子平台在单分子水平检测离散金属氧簇——多金属氧酸盐（POMs）的实验方案。该方法为研究这些分子的传统分析化学工具提供了一种互补手段。...

单个金属纳米颗粒的高分辨率物理表征

纳米孔测序是一种新型技术，可在偏远地区和资源匮乏的环境中实现低成本测序。本文介绍了一种适用于此类条件的全血 mRNA...

使用纳米孔测序技术对全血 mRNA 进行测序

该方案描述了如何利用表面增强拉曼散射光谱和成像技术监测单个纳米颗粒上的电化学事件。...

利用表面增强拉曼散射光谱与显微技术在单个纳米颗粒上追踪电化学过程

等离激元纳米镊子利用金纳米结构中的局域表面等离激元共振，在纳米尺度的光场中捕获单个纳米颗粒，包括蛋白质。散射信号的变化可揭示蛋白质的存在及其构象动态，从而实现无需荧光标记或表面固定的实时监测。...

利用等离激元纳米镊子监测单个未修饰蛋白质的构象动力学

了解闭式无线纳米孔电极的制备方法，用于单纳米粒子电化学测量分析。该技术可实现0.6皮安电流分辨率和0.01毫秒时间分辨率，适用于纳米科学和电化学研究中的快速单粒子检测。

一种用于分析单个纳米颗粒的封闭式无线纳米孔电极

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